Инженеры Дрексельского университета в Филадельфии пытались найти решение для улучшения надежности литиево-серных аккумуляторов. Эти аккумуляторы считаются своего рода «священным Граалем» среди батарей, так как они обладают огромными преимуществами по сравнению с обычными сейчас литий-ионными батареями.
Зарядная емкость литиево-серных батарей в три раза больше, чем у литий-ионных, которые сейчас используются повсеместно от смартфонов до электромашин. Но у них есть один существенный минус. Литиево-серные батареи очень нестабильны, что исключает возможность их коммерческого применения. Каждый зарядный цикл размеры литиево-серных батарей изменяются на 78%.
Если найти способ решить эту проблему, то это позволит не только значительно улучшить производительность устройств, работающих от аккумуляторов, но и существенно уменьшит экологические проблемы, связанные с литий-ионными батареями — такие, как разработка и утилизация редких сырьевых материалов.
Случайная находка
Команда ученых Дрексельского университета искала способы, как изменить дизайн катода батареи. Они предполагали, что если правильно сконструировать катод, то удастся предотвратить разрушительную химическую реакцию, которая запускается во время зарядки. Но в результате они совершенно неожиданно открыли редкую химическую фазу серы, которая предотвращает эту реакцию.
Открытие ученых предотвращает образование химических соединений, известных как полисульфиды. И вместо этого кристаллизует серу, образуя ее форму, которая называется моноклинная гамма-фаза серы. Ранее эту фазу серы удавалось получить только в лабораторных условиях под воздействием высоких температур.
По словам одного из соавторов исследования Рахул Пая, он сначала не поверил своим глазам. Потому что во всех предыдущих исследованиях моноклинной серы она была нестабильна при температурах ниже 90°С.
За последнее столетие было всего несколько исследований, во время которых ученые смогли создать моноклинную гамма-серу. И она оставалась стабильной максимум 20-30 минут. Однако ученые Дрексельского университета смогли создать ее в катоде, который проходил тысячи циклов заряда и разряда без уменьшения производительности. И год спустя после тщательного исследования оказалось, что химическая фаза серы сохранилась.
Это открытие может позволить разработать более доступную и восполняемую технологию создания батарей.
По материалам Independent
Читайте также:
В Польше начали производить гибкие солнечные батареи, которые можно встраивать в окна
Новый литий-металлический аккумулятор сделает электрокары более долговечными
